一種用于汽車模具鑄件的雙液復合鑄造方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種用于汽車模具鑄件的雙液復合鑄造方法，包括以下步驟：準備鑄型，按照汽車模具的形狀和大小，準備包含與汽車模具形狀和大小匹配的空腔的鑄型；澆注第一鑄造液，通過雙液復合鑄造澆注系統(tǒng)將第一鑄造液澆注到鑄型的下部，鑄型的下部與鑄型的上部之間設(shè)置有溢流口，待第一鑄造液從溢流口溢流5～15秒，停止?jié)沧⒌谝昏T造液，并將溢流口堵??；澆注第二鑄造液，通過雙液復合鑄造澆注系統(tǒng)將第二鑄造液澆注到鑄型的上部；冷卻凝固后得到雙液復合鑄造汽車模具鑄件。這樣，在雙液復合鑄造的過程中，兩種鑄造液在澆注過程中互不干擾、不沖混，因此提高了雙金屬復合鑄件的質(zhì)量。
【專利說明】
-種用于汽車模具鑄件的雙液復合鑄造方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001] 本發(fā)明屬于模具鑄造領(lǐng)域，具體為一種用于汽車模具鑄件的雙液復合鑄造方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 汽車模具是完成汽車零部件成形，實現(xiàn)汽車產(chǎn)量化的關(guān)鍵裝備，在汽車的開發(fā)，汽 車的換型中擔負著重要的職責。一款全新車型大約需要350-400套汽車覆蓋件模具，價值超 過一個億。而一款改型車平均約有25%的汽車覆蓋件模具需要更換，更換的模具價值也達 到數(shù)千萬。各大汽車生產(chǎn)廠家都把提高汽車上市的周期作為提高競爭力的重要舉措之一， 因而對汽車覆蓋件模具的更新時間和質(zhì)量提出了更高要求。
[0003] 模具的鑄造需要預先用其他容易成型的材料，做成包含一個和模具結(jié)構(gòu)尺寸一樣 空腔的鑄型，然后再在鑄型空腔中誘注流動性液體，該液體冷卻凝固之后就能形成了預設(shè) 結(jié)構(gòu)和尺寸的模具。誘注系統(tǒng)是鑄造液進入型腔的通道。合理的誘注系統(tǒng)結(jié)構(gòu)對于保證鑄 件質(zhì)量起著很重要的作用，誘注系統(tǒng)與金屬液流態(tài)，型腔內(nèi)氣體的排出等密切相關(guān)，并能對 填充速度、填充時間、型腔溫度等充型條件起調(diào)節(jié)作用，然而不合理的誘注系統(tǒng)會導致氣 孔、縮孔縮松、冷隔W及表面光潔度差等缺陷。
[0004] 雙金屬復合鑄件的特點是用鑄造的生產(chǎn)方式將兩種不同金屬形成牢固的冶金結(jié) 合，從而鑄造出具有一個鑄件同時擁有兩種金屬性能復合鑄件毛巧或零件。
[0005] 雙液復合鑄造的過程中兩種鑄造液既不能沖混，沖混會降低高硬度鑄造液材料的 純度，從而降低工作件的機械性能，又不能在兩種金屬結(jié)合面出現(xiàn)冷隔、氧化夾雜缺陷。但 是，傳統(tǒng)的雙液復合鑄造方法都是采用單一的兩個誘注裝置疊加來實現(xiàn)雙液復合鑄造成 型，容易導致兩種鑄造液沖混或冷隔、氧化夾雜缺陷，影響雙液復合鑄件的質(zhì)量。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是：提供一種用于汽車模具鑄件的雙液復合鑄造方法， 其能在雙液復合鑄造的過程中避免兩種金屬液沖混，提高雙金屬復合鑄件的質(zhì)量。
[0007] 為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供一種用于汽車模具鑄件的雙液復合鑄造方 法，包括W下步驟:準備鑄型，按照汽車模具的形狀和大小，準備包含與汽車模具形狀和大 小匹配的空腔的鑄型;誘注第一鑄造液，通過雙液復合鑄造誘注系統(tǒng)將第一鑄造液誘注到 鑄型的下部，鑄型的下部與鑄型的上部之間設(shè)置有溢流口，待第一鑄造液從溢流口溢流5~ 15秒，停止誘注第一鑄造液，并將溢流口堵住;誘注第二鑄造液，通過雙液復合鑄造誘注系 統(tǒng)將第二鑄造液誘注到鑄型的上部;冷卻凝固后得到雙液復合鑄造汽車模具鑄件。運樣，在 雙液復合鑄造的過程中，先通過雙液復合鑄造誘注系統(tǒng)誘注第一金屬液，第一金屬液誘注 到鑄型的下部，由于鑄型的下部與上部之間設(shè)置有溢流口，待第一金屬液誘注到溢流口位 置時，讓多余的第一金屬液排出鑄型內(nèi)腔，從而控制所需第一金屬液的液面，并且待第一鑄 造液從溢流口溢流5~15秒后，通過溢流口充分溢流使第一金屬液的液面純凈，再將溢流口 堵住，通過雙液復合鑄造誘注系統(tǒng)將第二金屬液誘注到鑄型的上部，冷卻凝固后得到雙液 復合鑄造汽車模具鑄件。從而所述第一金屬液與第二金屬液在溢流口處形成冶金結(jié)合面， 而第一金屬液和第二金屬液在誘注過程中互不干擾、不沖混，因此提高雙金屬復合鑄件的 質(zhì)量。
[0008] 本發(fā)明的另一技術(shù)方案在于在上述基礎(chǔ)之上，在所述誘注第一鑄造液步驟中，當 所述第一鑄造液快到溢流口位置時，降低第一鑄造液的誘注速度。
[0009] 本發(fā)明的另一技術(shù)方案在于在上述基礎(chǔ)之上，在所述誘注第一鑄造液步驟中，當 所述溢流口溢流出第一鑄造液時，充分溢流5~15秒，再將溢流口堵住。
[0010] 本發(fā)明的另一技術(shù)方案在于在上述基礎(chǔ)之上，在所述誘注第一鑄造液步驟與誘注 第二鑄造液步驟之間，間隔60~120秒。
[0011] 本發(fā)明的另一技術(shù)方案在于在上述基礎(chǔ)之上，在所述誘注第一鑄造液步驟中還包 括添加防氧化劑步驟，在第一鑄造液內(nèi)添加防氧化的稀±復合烙劑。
[0012] 本發(fā)明的另一技術(shù)方案在于在上述基礎(chǔ)之上，所述第一鑄造液的誘注溫度為1540 ~1580°C，所述第二鑄造液的誘注溫度為1370~141 (TC。
[0013] 本發(fā)明的另一技術(shù)方案在于在上述基礎(chǔ)之上，所述第一鑄造液為鋼液，所述第二 鑄造液為鐵液。
[0014] 本發(fā)明的另一技術(shù)方案在于在上述基礎(chǔ)之上，在所述準備鑄型步驟中還包括涂刷 涂料步驟，在所述鑄型的鑄鋼部位刷鑄鋼涂料，在所述鑄型的鑄鐵部位刷鑄鐵涂料，涂刷2 ~4遍涂料，每涂刷一遍進行烘干后再進行下一遍的涂刷，涂料涂層總厚度為1.5~2.5mm。
[0015] 本發(fā)明的另一技術(shù)方案在于在上述基礎(chǔ)之上，所述雙液復合鑄造誘注系統(tǒng)包括第 一誘注裝置和第二誘注裝置，所述第一誘注裝置與鑄型的下部相連，所述第二誘注裝置與 鑄型的上部相連，所述鑄型的下部與上部之間設(shè)置有溢流口，所述第一誘注裝置和第二誘 注裝置相對設(shè)置于鑄型的兩側(cè)。進一步的，可W將溢流口設(shè)置在所述第一誘注裝置的對面， 運樣第一誘注裝置為開放式結(jié)構(gòu)，采用第一誘注裝置誘注第一金屬液的過程中，第一金屬 液的流動性會更加平穩(wěn)，同時也可W減少第一金屬液被氧化，也更有利于通過溢流口將多 余的第一金屬液排出鑄型內(nèi)腔。
[0016] 本發(fā)明的另一技術(shù)方案在于在上述基礎(chǔ)之上，在所述鑄型的下部設(shè)置有冷卻裝 置，所述冷卻裝置為設(shè)置在所述鑄型的下部外側(cè)的外冷鐵。
[0017] 本發(fā)明的另一技術(shù)方案在于在上述基礎(chǔ)之上，所述鑄型的頂部設(shè)置有排氣冒口， 所述排氣冒口設(shè)置有多個，且均勻、間隔布置在所述鑄型的頂部。
[0018] 本發(fā)明的另一技術(shù)方案在于在上述基礎(chǔ)之上，所述第一誘注裝置包括第一直誘 道、第一橫誘道和第一內(nèi)誘道，所述第一直誘道、第一橫誘道和第一內(nèi)誘道截面積比例為1: 1.1~1.3:1.4~1.8;和/或所述第二誘注裝置包括第二直誘道、第二橫誘道、第=橫誘道和 第二內(nèi)誘道，所述第二直誘道、第二橫誘道、第=橫誘道和第二內(nèi)誘道的截面積比例為1: 1.1~1.3:1.3~1.5:1.5~2。
[0019] 本發(fā)明的另一技術(shù)方案在于在上述基礎(chǔ)之上，所述第一直誘道和/或第二直誘道 為陶瓷誘管，所述第一橫誘道、第二橫誘道和/或第=橫誘道為泡沫誘道，所述第一內(nèi)誘道 和/或第二內(nèi)誘道為泡沫誘道;或所述第二直誘道的頂部比鑄型的頂部高SOOmmW上。運樣， 可W利用第二金屬液的重力對雙金屬復合鑄件進行補縮，降低補縮成本，提高生產(chǎn)效率。
【附圖說明】
[0020] 圖1為表示本實施方式所設(shè)及的雙液復合鑄造方法的流程圖；
[0021] 圖2為圖1所示雙液復合鑄造方法中使用的雙液復合鑄造誘注系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)圖；
[0022] 圖3為圖2所示雙液復合鑄造誘注系統(tǒng)的立體圖；
[0023] 圖4為采用本專利一種實施方式所述的雙液復合鑄造方法鑄造的汽車模具鑄件的 雙金屬界面的微觀組織沈M;
[0024] 圖5為采用本專利一種實施方式所述的雙液復合鑄造方法鑄造的汽車模具鑄件的 結(jié)合界面顯微硬度變化情況圖；
[0025] 圖6為采用本專利一種實施方式所述的雙液復合鑄造方法鑄造的汽車模具鑄件的 拉伸試樣斷裂位置照片。
[0026] 圖中；
[0027] 1第一誘注裝置 2第二誘注裝置3鑄型 4溢流口
[002引 5外冷鐵 6排氣冒口 11第一直誘道
[00巧]12第一橫誘道 13第一內(nèi)誘道 21第二直誘道
[0030] 22第二橫誘道 23第二內(nèi)誘道 24第=橫誘道
【具體實施方式】
[0031] 下面結(jié)合附圖對本發(fā)明進行詳細描述，本部分的描述僅是示范性和解釋性，不應 對本發(fā)明的保護范圍有任何的限制作用。此外，本領(lǐng)域技術(shù)人員根據(jù)本文件的描述，可W對 本文件中實施例中W及不同實施例中的特征進行相應組合。
[0032] 本發(fā)明實施例如下，請參見圖1，一種用于汽車模具鑄件的雙液復合鑄造方法，包 括W下步驟:準備鑄型，按照汽車模具的形狀和大小，準備包含與汽車模具形狀和大小匹配 的空腔的鑄型;烙煉兩種鑄造液;誘注第一鑄造液，通過雙液復合鑄造誘注系統(tǒng)將第一鑄造 液誘注到鑄型的下部，鑄型的下部與鑄型的上部之間設(shè)置有溢流口，待第一鑄造液從溢流 口溢流5~15秒，停止誘注第一鑄造液，并將溢流口堵住;誘注第二鑄造液，通過雙液復合鑄 造誘注系統(tǒng)將第二鑄造液誘注到鑄型的上部;冷卻凝固后得到雙液復合鑄造汽車模具鑄 件。運樣，在雙液復合鑄造的過程中，先通過雙液復合鑄造誘注系統(tǒng)誘注第一金屬液，第一 金屬液誘注到鑄型的下部，由于鑄型的下部與上部之間設(shè)置有溢流口，待第一金屬液誘注 到溢流口位置時，讓多余的第一金屬液排出鑄型內(nèi)腔，從而控制所需第一金屬液的液面，并 且待第一鑄造液從溢流口溢流5~15秒后，通過溢流口充分溢流使第一金屬液的液面純凈， 再將溢流口堵住，通過雙液復合鑄造誘注系統(tǒng)將第二金屬液誘注到鑄型的上部，冷卻凝固 后得到雙液復合鑄造汽車模具鑄件。從而所述第一金屬液與第二金屬液在溢流口處形成冶 金結(jié)合面，而第一金屬液和第二金屬液在誘注過程中互不干擾、不沖混，因此提高雙金屬復 合鑄件的質(zhì)量。
[0033] 在上述實施例的基礎(chǔ)上，本發(fā)明另一實施例中，在所述誘注第一鑄造液步驟中，當 所述第一鑄造液快到溢流口位置時，降低第一鑄造液的誘注速度。運樣，可W提高第一鑄造 液流動的平穩(wěn)性，使得第一鑄造液與第二鑄造液的結(jié)合面盡可能為一個平面。
[0034] 在上述實施例的基礎(chǔ)上，本發(fā)明另一實施例中，在所述誘注第一鑄造液步驟中，當 所述第一鑄造液快到溢流口位置時，通過電磁砰測量第一鑄造液的溢流量，當溢流量為200 ~300kg時，停止誘注第一鑄造液，并將溢流口堵住。運樣，可W通過電磁砰和溢流口雙保險 的方法，來解決第一鑄造液的定量誘注問題，提高誘注鑄造液的準確性和安全性。
[0035] 在上述實施例的基礎(chǔ)上，本發(fā)明另一實施例中，在所述誘注第一鑄造液步驟中，當 所述溢流口溢出第一鑄造液時，充分溢流5~15秒，再將溢流口堵住。運樣，既能將鑄鋼液表 層的氧化夾渣排出，又可W使結(jié)合面平整。
[0036] 在上述實施例的基礎(chǔ)上，本發(fā)明另一實施例中，在所述誘注第一鑄造液步驟與誘 注第二鑄造液步驟之間，間隔60~120秒。運樣，第一鑄造液經(jīng)過短暫冷卻，處于半凝固狀 態(tài)，再誘注第二鑄造液，使得第一鑄造液與第二鑄造液兩種金屬不沖混又能牢固結(jié)合在一 起，并在第一鑄造液與第二鑄造液的結(jié)合面形成冶金結(jié)合，提高結(jié)合面的工藝性能和結(jié)合 強度，從而避免結(jié)合面發(fā)生開裂的問題。
[0037] 在上述實施例的基礎(chǔ)上，本發(fā)明另一實施例中，在所述誘注第一鑄造液步驟中還 包括添加防氧化劑步驟，在第一鑄造液內(nèi)添加防氧化的稀±復合烙劑。運樣，可W減少第一 鑄造液與第二鑄造液的結(jié)合面有氧化膜夾雜缺陷，避免雙液復合鑄造汽車模具鑄件的結(jié)合 面易分層開裂的問題。
[0038] 在上述實施例的基礎(chǔ)上，本發(fā)明另一實施例中，所述第一鑄造液為鋼液，所述第二 鑄造液為鐵液。如圖1所示，可W采用二臺中頻爐分別烙煉第一鑄造液，即鋼水，和烙煉第二 鑄造液，即鐵水，并將鐵水烙清將渣化干凈。誘注時，先出鐵水，將烙煉好的鐵水預先運到鑄 鐵誘口杯一旁，做好誘注準備，冶煉好鋼水，化渣干凈測溫后先誘注。優(yōu)選的是，所述第一鑄 造液可W為低合金冷作模具鋼7CrSiMnMoV、化12MoV或SKD11，所述第二鑄造液可W為灰鐵， 如灰鑄鐵HT300。所述第一鑄造液的誘注溫度為1540~1580°C，所述第二鑄造液的誘注溫度 為1370~1410°C。運樣，可W盡可能提高鐵液和鋼液的冶金質(zhì)量，降低鑄件產(chǎn)生夾渣、氣孔 等缺陷的可能性，確保鑄件致密、無明顯縮孔、縮松等缺陷。低合金冷作模具鋼7CrSiMnMoV， 該鋼澤透性良好，空冷即可澤硬，其硬度可達HRC58~64且空冷澤火后變形小，該鋼不但強 度高而且初性優(yōu)良。日本牌號:CH-I Xrl2MoV，冷作模具鋼，鋼的澤透性、澤火回火的硬度、 耐磨性、強度均比Crl2高?？蒞制作截面較大、形狀復雜、工作負荷較重的合種模具和工具， 如沖孔凹模、切邊模、滾邊模、鋼板深拉伸模、圓銀、標準工具和量規(guī)、螺紋滾模等，中國GB標 準牌號：Cr 12MoV，德標叫做:X165CrMoV12。SKD11是高耐磨初性通用冷作模具鋼、高碳高銘 合金工具鋼和真空脫氣精煉鋼，鋼質(zhì)純凈，具有澤透性好、澤火變形量小的良好澤硬性。該 鋼經(jīng)球化退火軟化處理，可加工性良好，碳化物顆粒細小均勻，無須擔屯、澤火開裂強化元素 鋼、饑的持殊加入。日立和大同鋼廠都有生產(chǎn)SKDl 1，日立產(chǎn)SKDl 1商品名為SLD(最新改良版 稱作化D-MAGIC)，大同鋼廠商品名為DC11?；诣T鐵HT300為珠光體類型的灰鑄鐵。其中，低合 金冷作模具鋼7CrSiMnMoV、Crl2MoV、S邸11和灰鑄鐵HT300都為已知材料，可W通過已知工 藝冶煉加工制造得到。
[0039] 在上述實施例的基礎(chǔ)上，本發(fā)明另一實施例中，如圖2和圖3所示，所述雙液復合鑄 造誘注系統(tǒng)包括第一誘注裝置1和第二誘注裝置2,所述第一誘注裝置1與鑄型3的下部相 連，所述第二誘注裝置2與鑄型3的上部相連，所述鑄型3的下部與上部之間設(shè)置有溢流口 4， 所述第一誘注裝置1和第二誘注裝置2相對設(shè)置于鑄型3的兩側(cè)。運樣，在雙液復合鑄造的過 程中，先通過第一誘注裝置1誘注第一金屬液，第一金屬液誘注到鑄型3的下部，由于鑄型3 的下部與上部之間設(shè)置有溢流口4,待第一金屬液誘注到溢流口4位置時，讓多余的第一金 屬液排出鑄型3內(nèi)腔，從而控制所需第一金屬液的液面，并且通過溢流口 4充分溢流使第一 金屬液的液面純凈，再將溢流口 4堵住，通過第二誘注裝置2將第二金屬液誘注到鑄型3的上 部，從而所述第一金屬液與第二金屬液在溢流口 4處形成冶金結(jié)合面，而第一金屬液和第二 金屬液在誘注過程中互不干擾、不沖混，因此提高雙金屬復合鑄件的質(zhì)量。所述第一誘注裝 置1和第二誘注裝置2相對設(shè)置于鑄型3的兩側(cè)，運樣使得雙液復合鑄造方法整體呈對稱布 置，占用空間相對較小，同時也方便第一金屬液和第二金屬液的誘注。優(yōu)選的，可W將溢流 口 4設(shè)置在所述第一誘注裝置1的對面，運樣第一誘注裝置為開方式結(jié)構(gòu)，采用第一誘注裝 置誘注第一金屬液的過程中，第一金屬液的流動性會更加平穩(wěn)，同時也可W減少第一金屬 液被氧化，也更有利于通過溢流口將多余的第一金屬液排出鑄型內(nèi)腔。
[0040] 在上述實施例的基礎(chǔ)上，本發(fā)明另一實施例中，所述第一誘注裝置1可W誘注鋼 水，所述第二誘注裝置2可W誘注鐵水。
[0041] 在上述實施例的基礎(chǔ)上，本發(fā)明另一實施例中，在所述準備鑄型步驟中還包括涂 刷涂料步驟，在所述鑄型的鑄鋼部位刷鑄鋼涂料，在所述鑄型的鑄鐵部位刷鑄鐵涂料，涂刷 2~4遍涂料，每涂刷一遍進行烘干后再進行下一遍的涂刷，涂料涂層總厚度為1.5~2.5mm。
[0042] 在上述實施例的基礎(chǔ)上，本發(fā)明另一實施例中，所述鑄型3可W為預設(shè)有包含與汽 車模具形狀和大小匹配的空腔的泡沫模。所述泡沫模上可W根據(jù)需要設(shè)置筋板、圓角等結(jié) 構(gòu)，所述泡沫?？蒞采用樹脂砂鑄造成形。
[0043] 在上述實施例的基礎(chǔ)上，本發(fā)明另一實施例中，在所述鑄型3的下部可W設(shè)置有冷 卻裝置。運樣，所述冷卻裝置可W對誘注到鑄型的下部中的第一金屬液進行極冷，從而使得 第一金屬液的組織致密、無縮松。
[0044] 在上述實施例的基礎(chǔ)上，本發(fā)明另一實施例中，所述冷卻裝置可W為設(shè)置在所述 鑄型3的下部外側(cè)的外冷鐵5。運樣，外冷鐵對鋼液有激冷效果，從而保證鑄鋼刃口的關(guān)鍵部 位組織致密無縮松缺陷，外冷鐵的模數(shù)是鑄鋼刃口部位模數(shù)的1.2~1.5倍，外冷鐵與鑄鋼 刃口部位隔著型砂的厚度為10~20mm。
[0045] 在上述實施例的基礎(chǔ)上，本發(fā)明另一實施例中，如圖2和圖3所示，所述鑄型3的頂 部可W設(shè)置有排氣冒口 6。運樣，在所述鑄型的頂部設(shè)置有排氣冒口，除了能起到排氣溢渣 的作用;還能起到補縮作用。
[0046] 在上述實施例的基礎(chǔ)上，本發(fā)明另一實施例中，所述排氣冒口 6可W設(shè)置有多個， 且均勻、間隔布置在所述鑄型3的頂部。
[0047] 在上述實施例的基礎(chǔ)上，本發(fā)明另一實施例中，如圖2所示，所述第一誘注裝置1可 W包括第一直誘道11、第一橫誘道12和第一內(nèi)誘道13,所述第一直誘道11、第一橫誘道12和 第一內(nèi)誘道13的截面積比例為1:1.1~1.3:1.4~1.8;和/或所述第二誘注裝置2可W包括 第二直誘道21、第二橫誘道22、第=橫誘道24和第二內(nèi)誘道23,所述第二直誘道21、第二橫 誘道22、第S橫誘道24和第二內(nèi)誘道23的截面積比例為1:1.1~1.3:1.3~1.5:1.5~2。運 樣，不僅可W提高第一金屬液和/或第二金屬液的流動平穩(wěn)性，而且還可W減少第一金屬液 和/或第二金屬液被氧化。優(yōu)選的是，所述第二內(nèi)誘道23的截面積與所述排氣冒口 6的截面 積比1:0.8~1.2,運樣，在第二誘注裝置往鑄型內(nèi)誘注第二金屬液時，鑄型型腔內(nèi)氣體可W 舒楊地從排氣冒口排出，從而避免金屬鑄件產(chǎn)生氣孔、縮孔縮松等現(xiàn)象。
[004引在上述實施例的基礎(chǔ)上，本發(fā)明另一實施例中，所述第一直誘道11和/或第二直誘 道21為陶瓷誘管，所述第一橫誘道12、第二橫誘道22和/或第=橫誘道24為泡沫誘道，所述 第一內(nèi)誘道13和/或第二內(nèi)誘道13為泡沫誘道。優(yōu)選的是，所述第一內(nèi)誘道13的內(nèi)誘口可W 設(shè)置在雙液復合鑄件分界面的下方，但是不能設(shè)置在雙液復合鑄件的工作面，運樣，可W避 免雙液復合鑄件的工作面成分偏析，澤火硬度不夠的問題。
[0049] 在上述實施例的基礎(chǔ)上，本發(fā)明另一實施例中，所述第二直誘道21的頂部比鑄型 的頂部高SOOmmW上。運樣，可W利用第二金屬液的重力對雙金屬復合鑄件進行補縮，從而 降低補縮的成本，提高生產(chǎn)效率。
[0050] 發(fā)明人通過實驗的方式，對本專利提供的雙液復合鑄造方法進行了驗證，其中，第 一金屬采用冷作模具鋼7化SiMnMoV,第二金屬采用灰鑄鐵HT300。采用本發(fā)明所述的雙液復 合鑄造方法，根據(jù)需要鑄造的汽車模具結(jié)構(gòu)，準備鑄型，采用二臺中頻爐分別烙煉冷作模具 鋼7CrSiMnMoV和灰鑄鐵HT300，然后通過雙液復合鑄造誘注系統(tǒng)，先后分別誘注冷作模具鋼 7化SiMnMo V液和灰鑄鐵HT300液，冷卻凝固后得到7化SiMnMoV與灰鑄鐵HT300復合鑄造的汽 車模具鑄件。其中，冷作模具鋼7化SiMnMoV和灰鑄鐵HT300的化學成分見下表：
[0化1]表 1 TCrSiMnMoV 和 HT300 的化學成分(wt%)
[0化2]
[0053] 再對7CrSiMnMoV與灰鑄鐵HT300復合鑄造的汽車模具鑄件進行金相分析，雙金屬 界面的微觀組織沈M，如圖4所示，可知7化SiMnMoV與灰鑄鐵HT300兩種金屬之間的物理界面 明顯，過渡層與兩側(cè)基體金屬之間沒有出現(xiàn)微裂紋和氣孔等缺陷，也沒有發(fā)生鋼液與鐵液 的混合現(xiàn)象，雙金屬界面結(jié)合良好。并可W測量出過渡層的厚度大約是400um，界面具有很 高的結(jié)合強度，界面也沒有發(fā)現(xiàn)明顯的鑄造缺陷。說明采用本發(fā)明所述雙液復合鑄造方法， 可實現(xiàn)7化SiMnMoV與灰鑄鐵HT300兩種金屬達到良好的冶金結(jié)合。
[0054] 進一步的，對7CrSiMnMoV與灰鑄鐵HT300兩種金屬結(jié)合界面進行力學性能測試，并 觀察界面顯微硬度的變化情況，如圖5所示，7CrMnSiMoV側(cè)，隨著距復合界面距離的縮短，其 顯微硬度具有逐漸增加的趨勢。由于界面兩側(cè)碳元素的化學勢差別很大，大量的碳原子從 灰鑄鐵擴散進入7CrMnSiMoV鋼，導致其基體中珠光體的比例增加，使其基體顯微硬度有上 升趨勢?；诣T鐵一側(cè)，隨著距復合界面距離的增加，其顯微硬度的變化比較明顯。運是因為 各元素的濃度不同，各元素的擴散系數(shù)在同等條件下并不一樣，導致不同元素的擴散距離 及路徑并不一樣，如娃的擴散系數(shù)大于儘的;此外，碳原子半徑較小，擴散激活能相對較低， 在同等情況下，擴散進入灰鑄鐵基體的其他合金元素量遠小于從灰鑄鐵遷離的碳原子量， 另一方面碳含量對灰鑄鐵的硬度具有顯著的影響，擴散進入灰鑄鐵的其他元素所導致的硬 度提高效果可能被碳原子遷離導致的硬度降低所抵消。灰鑄鐵側(cè)顯微硬度出現(xiàn)波動是由于 各個相的硬度差別較大所導致的。過渡區(qū)顯微硬度梯度較大，表明復合鑄造時沒有發(fā)生鋼 液與鐵液的混合現(xiàn)象，合金元素的充分擴散有利于復合界面附近成分、組織及性能的梯度 分布。
[0055] 從復合界面處取樣，按GBT228-2002標準制備拉伸試樣，拉伸試樣斷裂位置照片， 如圖6所示，檢測其抗拉強度為339MPa，表明復合鑄造試樣的性能指標達到了使用要求。而 且拉伸試樣斷裂位置均出現(xiàn)在灰鑄鐵一側(cè)，運表明雙金屬界面的結(jié)合強度高于灰鑄鐵的， 復合界面具有良好的冶金結(jié)合狀態(tài)。
[0056] W上所述僅是本發(fā)明的優(yōu)選實施方式，應當指出，對于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人 員來說，在不脫離本發(fā)明原理的前提下，還可W做出若干改進和潤飾，運些改進和潤飾也應 視為本發(fā)明的保護范圍。
【主權(quán)項】
1. 一種用于汽車模具鑄件的雙液復合鑄造方法，其特征在于，包括以下步驟： 準備鑄型，按照汽車模具的形狀和大小，準備包含與汽車模具形狀和大小匹配的空腔 的鑄型； 澆注第一鑄造液，通過雙液復合鑄造澆注系統(tǒng)將第一鑄造液澆注到鑄型的下部，鑄型 的下部與鑄型的上部之間設(shè)置有溢流口，待第一鑄造液從溢流口溢流5~15秒，停止?jié)沧⒌?一鑄造液，并將溢流口堵住； 澆注第二鑄造液，通過雙液復合鑄造澆注系統(tǒng)將第二鑄造液澆注到鑄型的上部； 冷卻凝固后得到雙液復合鑄造汽車模具鑄件。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于汽車模具鑄件的雙液復合鑄造方法，其特征在于，在所述 澆注第一鑄造液步驟中，當所述第一鑄造液快到溢流口位置時，降低第一鑄造液的澆注速 度。3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的用于汽車模具鑄件的雙液復合鑄造方法，其特征在于，在所述 澆注第一鑄造液步驟中，當所述溢流口溢流出第一鑄造液時，充分溢流5~15秒，再將溢流 口堵住。4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于鑄造汽車模具鑄件的雙液復合鑄造方法，其特征在于，在 所述澆注第一鑄造液步驟與澆注第二鑄造液步驟之間，間隔60~120秒。5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于汽車模具鑄件的雙液復合鑄造方法，其特征在于，在所述 澆注第一鑄造液步驟中還包括添加防氧化劑步驟，在第一鑄造液內(nèi)添加防氧化的稀土復合 熔劑。6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于汽車模具鑄件的雙液復合鑄造方法，其特征在于，所述第 一鑄造液的澆注溫度為1540~1580°C，所述第二鑄造液的澆注溫度為1370~1410°C。7. 根據(jù)權(quán)利要求1至6中任一項所述的用于汽車模具鑄件的雙液復合鑄造方法，其特征 在于，所述第一鑄造液為鋼液，所述第二鑄造液為鐵液。8. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的用于汽車模具鑄件的雙液復合鑄造方法，其特征在于，在所述 準備鑄型步驟中還包括涂刷涂料步驟，在所述鑄型的鑄鋼部位刷鑄鋼涂料，在所述鑄型的 鑄鐵部位刷鑄鐵涂料，涂刷2~4遍涂料，每涂刷一遍進行烘干后再進行下一遍的涂刷，涂料 涂層總厚度為1.5~2.5mm。9. 根據(jù)權(quán)利要求1至7中任一項所述的用于汽車模具鑄件的雙液復合鑄造方法，其特征 在于，所述雙液復合鑄造澆注系統(tǒng)包括第一澆注裝置和第二澆注裝置，所述第一澆注裝置 與鑄型的下部相連，所述第二澆注裝置與鑄型的上部相連，所述鑄型的下部與上部之間設(shè) 置有溢流口，所述第一澆注裝置和第二澆注裝置相對設(shè)置于鑄型的兩側(cè)。10. 根據(jù)權(quán)利要求9所述的用于汽車模具鑄件的雙液復合鑄造方法，其特征在于，在所 述鑄型的下部設(shè)置有冷卻裝置，所述冷卻裝置為設(shè)置在所述鑄型的下部外側(cè)的外冷鐵;或 者，所述鑄型的頂部設(shè)置有排氣冒口，所述排氣冒口設(shè)置有多個，且均勻、間隔布置在所述 鑄型的頂部;或者，所述第一澆注裝置包括第一直澆道、第一橫澆道和第一內(nèi)澆道，所述第 一直澆道、第一橫澆道和第一內(nèi)澆道截面積比例為1: 1.1~1.3:1.4~1.8;和/或所述第二 澆注裝置包括第二直澆道、第二橫澆道、第三橫澆道和第二內(nèi)澆道，所述第二直澆道、第二 橫澆道、第三橫澆道和第二內(nèi)澆道的截面積比例為1:1.1~1.3:1.3~1.5:1.5~2;或者，所 述第一直澆道和/或第二直澆道為陶瓷澆管，所述第一橫澆道、第二橫澆道和/或第三橫澆 道為泡沫澆道，所述第一內(nèi)澆道和/或第二內(nèi)澆道為泡沫澆道;或所述第二直澆道的頂部比 鑄型的頂部高500mm以上。
【文檔編號】B22D19/16GK105903930SQ201610257755
【公開日】2016年8月31日
【申請日】2016年4月22日
【發(fā)明人】劉林峰, 張福全, 鄭耀明, 楊能義, 張勇
【申請人】湖南湖大三佳車輛技術(shù)裝備有限公司, 劉林峰, 張福全, 鄭耀明